(57)【要約】【課題】      ＮＤフィルタ領域の照射期間のみ電流値を低下させてＮＤフィルタの映像効果の向上、ＮＤフィルタによるスクリーンの照度低下の最小限化、アーク安定化を図った投射型システムの提供をその目的とする。【手段】      直流点灯された高圧放電灯1から照射された光Φ1を、カラーフィルタ3を複数に分割して形成したカラーセグメント3a、3b…に順次通して光学素子に反射させ、光学素子4に反射して形成された画像をスクリーン7に投射する投射型システムの作動方法であって、カラーフィルタ3はＲ―Ｇ―Ｂ―Ｒ―Ｇ―Ｂの６つのフィルタのカラーセグメント3a〜3fに加えて、明度の低い緑のＮＤフィルタのカラーセグメント3gを有し、ＮＤフィルタのカラーセグメント3gの照射期間に同期して、ＮＤフィルタのカラーセグメント3gの照射期間の直流ランプ電流の波高値を他のいずれかのカラーセグメント3a〜3fにおける直流ランプ電流の波高値より低減させたことを特徴とする。【選択図】    図１
2006189485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流点灯された高圧放電灯から照射された光を、カラーフィルタを複数に分割して形成したカラーセグメントに順次通過させて光学素子に反射させ、光学素子に反射して形成された画像をスクリーン上に投射する投射型システムの作動方法であって、
カラーフィルタは赤、緑、青で構成する複数のカラーセグメントに加えて、明度の低い緑のＮＤフィルタにて形成されたカラーセグメントを有し、
ＮＤフィルタのカラーセグメントの照射期間に同期して、ＮＤフィルタのカラーセグメントの照射期間の直流ランプ電流の波高値を他のいずれかのカラーセグメントにおける直流ランプ電流の波高値より低減させたことを特徴とする投射型システムの作動方法。
【請求項２】
複数のフィルタの赤、緑、青のなかで、少なくとも一つの特定のカラーセグメントに同期して高圧放電灯の直流ランプ電流にパルス電流を重畳するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の投射型システムの作動方法。
【請求項３】
直流点灯された高圧放電灯から照射された光を、カラーフィルタを複数に分割して形成したカラーセグメントに順次通過させて光学素子に反射させ、光学素子に反射して形成された画像をスクリーンに投射する投射型システムであって、
直流高圧放電灯と、
赤、緑、青で構成する複数のカラーセグメントに加えて明度の低い緑のＮＤフィルタで構成されたカラーセグメントと、
該高圧放電灯に直流ランプ電流を供給すると共にＮＤフィルタのカラーセグメントの照射期間に同期して、ＮＤフィルタのカラーセグメントの照射期間の直流ランプ電流の波高値を他のいずれかのカラーセグメントにおける直流ランプ電流の波高値より低減させて点灯させる直流点灯装置とで構成されていることを特徴とする投射型システム。
【請求項４】
複数のフィルタの赤、緑、青のなかで、少なくとも一つの特定のカラーセグメントに同期して高圧放電灯の直流ランプ電流にパルス電流を重畳するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の投射型システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＤＭＤ(Digital Micromirror Deviceの略)と称する反射型の光学素子とカラーフィルタのような光学素子を搭載した投射型システムとその作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投射型システム、特にホームシアター或いはＲＰＴＶ（リヤープロジェクションテレビの略）に用いられる光学機器の前記ＤＭＤと称される光学素子(4)にはカラーフィルタ(3)(カラーホイールとも称される。)として同一円周上に例えばＲ(赤)―Ｇ(緑)―Ｂ(青)―Ｒ―Ｇ―Ｂと光の３原色が約６０°間隔で配置された６セグメント方式のものが一般的である（図４）。更に最近では明度の低い緑のＮＤカラーフィルタを追加して７セグメント方式としたものもある。ここでＮＤはNeutral Density＝中間濃度の略、すなわち明度の低いと言う意味である（図５）。
【０００３】
光学素子(4)から出た反射光(Φ3)の階調付けについては、光学素子(4)を構成する各微小ミラーがオンかオフとなる事によって表現しており、オンの状態がどの程度時間的に続くかによってその色の中間色を作っている。例えば６セグメント方式のものが、通常８ビットの分解能で階調を作っているのに対して、７セグメント方式ではＮＤフィルタのセグメント(3g)を通過した光束(Φ2)が前記各微小ミラーに反射されたとき、該各微小ミラーを例えば１０ビット駆動で表示することにより、映像の暗い部分について再現性を向上させることができる。その結果、全階調領域においてより優れた階調表現を実現させている。
【０００４】
一例としてシャープのホームシアターＸＶ−Ｚ１００００がある。ホームページの中で７セグメントの紹介を見ることができる(非特許文献)。
【非特許文献１】http://www.sharp.co.jp/products/xvz11000/text/b.html
【０００５】
これに用いられる放電灯(1)は図３に示すように、ランプ電流(Io)で駆動して直流点灯するのが典型である。前述のＮＤフィルタは明度の低いものであり、放電灯(1)からの光束(Φ1)が透過しにくい。従って、ランプ電流(Io)で放電灯(1)を駆動する場合、従来の６セグメント方式に比べて、７セグメント方式ではカラーフィルタ(3)の通過後の光束(Φ2)が減少するため、スクリーンの照度が低下してしまうという欠点があった。例えばＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の領域が３０°の場合、スクリーンの照度は１５〜２０％低下する。（カラーフィルタ(3)全体に対するＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の領域は３０°／３６０°＝０．０８と８％であるが、視感度の高い緑の領域なので低下が大きくなる。）。
【０００６】
図３は従来の直流ランプ電流の波形とカラーフィルタ(3)を通過後の光束(Φ2)の波形を示す。ここで単純な直流点灯電流(F)の例を実線で、アーク安定化の為にＲ（赤）にパルス電流(IR)を重畳した例を点線で示すが、平均ランプ電流は同じで図のように(Io)とする。
【０００７】
カラーフィルタ(3)の通過後の光束(Φ2)は図３(iii)に示すように各カラーセグメント(3a)〜(3g)毎に変化して視感度の高いＧ（緑）は高く、視感度の低いＢ（青）は低い、Ｒ（赤）はＧ(緑)とＢ(青)の中間付近のレベルになる。ＮＤ（暗い緑）では最も低いレベルとなる。この場合の光束(Φ2)の平均を図のように(Φ2a)で示す。平均ランプ電流(Io)におけるカラーフィルタ(3)を通過後の光束(Φ2)は、ＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)がその照度を大きく低下させているため、平均光束(Φ2a)はその犠牲となり、全体として低くなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は直流ランプ電流の時間軸で、ＮＤフィルタ領域の照射期間のみ電流値を(IL)に低下させる。これにより、第１にＮＤフィルタの映像効果をさらに向上させ、第２にＮＤフィルタの存在にも拘らずスクリーンの照度低下を最小限に抑えるとともに、第３としてアーク安定化も同時に図ることが出来る投射型システムとその作動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
「請求項１」は本発明にかかる投射型システムの作動方法に関し、「直流点灯された高圧放電灯(1)から照射された光(Φ1)を、カラーフィルタ(3)を複数に分割して形成したカラーセグメント(3a)(3b)…に順次通して光学素子に反射させ、光学素子(4)に反射して形成された画像をスクリーン(7)に投射する投射型システムの作動方法であって、カラーフィルタ(3)はＲ―Ｇ―Ｂ―Ｒ―Ｇ―Ｂの６つのフィルタのカラーセグメント(3a)〜(3f)に加えて、明度の低い緑のＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)を有し、ＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の照射期間に同期して、ＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の照射期間の直流ランプ電流の波高値を他のいずれかのカラーセグメント(3a)〜(3f)における直流ランプ電流の波高値より低減させた」ことを特徴とする。ここでＮＤはNeutral Density＝中間濃度の略、すなわち明度の低いと言う意味である。
【００１０】
これによれば、カラーフィルタ(3)の１サイクル(３６０°)において、平均ランプ電流(Io)を一定とした場合、スクリーン照度低下の原因になっていたＮＤフィルタ期間のランプ電流を低減させて、その低下分のランプ出力を他の６セグメント領域に還元できるため、(換言すれば、前記６セグメント方式の場合の平均ランプ電流(Io)を(Ip)まで引き上げることが出来るため、)全体的に照度低下を最小限に抑えることができる。ＮＤフィルタの領域(3g)はいずれにしても光の透過しにくいフィルタになっており、この領域(3g)のランプ出力を低下させることで、より効果的に映像の暗部の再現性を向上することができる。またＮＤフィルタ領域(3g)のランプ電流(Io)を(IL)に低減させることによって、直流ランプ電流がパルス重畳されたのと等価になり、特に他のセグメント(3a)〜(3f)にパルス電流を重畳させることなくアークの安定化を図ることができる。加えて、Ｒ―Ｇ―Ｂ―Ｒ―Ｇ―Ｂの６セグメント期間(3a)〜(3f)の電流波形(IP)はシンプルで安定であるため、階調乱れの原因を最小限に制御することができるものである。
【００１１】
「請求項２」は請求項１の内容を更に追加したもので、「複数のフィルタのＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)のなかで、少なくとも一つの特定のカラーセグメント(3a)〜(3g)に同期して高圧放電灯(1)の直流ランプ電流にパルス電流を重畳するようにした」ことを特徴とする。これにより、アークジャンプに起因するフリッカの抑圧を更に効果的に達成することができる。また、例えばＲ(赤)のカラーセグメント(3a)を照射している時に、ランプ電流にパルス電流を重畳することにより、放電灯(1)から出る光束(Φ1)が多くなり、ひいてはＲ(赤)のカラーセグメント(3a)を通過する光束(Φ2)が多くなり、より再現性の高く真の赤に近い画質を作ることが可能になる。
【００１２】
「請求項３」は前記方法を実施するための投射型システムに関し、「直流点灯された高圧放電灯(1)から照射された光(Φ1)を、カラーフィルタ(3)を複数に分割したカラーセグメント(3a)(3b)…に順次通して画像をスクリーン(7)に投射する投射型システムであって、高圧放電灯(1)と、該高圧放電灯(1)に直流ランプ電流を供給すると共にカラーフィルタ(3)はＲ―Ｇ―Ｂ―Ｒ―Ｇ―Ｂの６つのフィルタのカラーセグメント(3a)〜(3f)に加えて、明度の低い緑のＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)を有し、ＮＤフィルタの照射期間に同期して、ＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の照射期間の直流ランプ電流(F)の波高値を他のいずれかのカラーセグメントにおける直流ランプ電流の波高値より低減させて点灯させる直流点灯装置（５）とで構成したことを特徴とするもので、前記方法を実施することができる。
【００１３】
「請求項４」は請求項３の直流点灯装置(５)の内容を更に追加したもので、「複数のフィルタのＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)のなかで、少なくとも一つの特定のカラーセグメント(3a)〜(3g)に同期して高圧放電灯(1)の直流ランプ電流にパルス電流を重畳するように点灯させる直流点灯装置(５)とした」ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明は直流ランプ電流の時間軸で、カラーフィルタのＮＤフィルタの照射期間のみ電流値を低下させる。これにより、第１にＮＤフィルタの明度の低い緑を効果的に実現し、映像の暗い部分について再現性をさらに向上させることができる。その結果、全階調領域においてすぐれた階調表現を実現させる。第２にスクリーンの照度を上昇させ、ＮＤフィルタを使わない６セグメント方式の照度レベルに限りなく近づける事ができる。第３として等価的にパルス電流波形になっていることから、ある程度のランプ内のアーク安定化を図る事ができる。さらに特定の色セグメント（例えば赤）にパルス電流を重畳することにより、ランプ内のアーク安定化をさらに効果的に達成することができる。直流点灯なので、各カラーセグメントに精度良くパルス電流を入れることが可能であり、色階調乱れのない、安定な画質を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１は本発明の投射型システムの一実施例である。ここでは、例えば５０Ｈｚのビデオ映像による投射型システムを例にとる。勿論、本発明はこれに限られるものではない。本システムでは光源(E)としてリフレクタ(2)に装着され、直流点灯装置(5)から供給される直流ランプ電流によって点灯される高圧放電灯(1)が用いられ、高圧放電灯(1)から照射された光(Φ1)は直接或いはリフレクタ(2)に反射されて前方のカラーフィルタ(3)に照射される。
【００１６】
カラーフィルタ(3)の一例を示せば、可視光の波長を選択的に通過させる性質をもつダイクロイックフィルタで形成されたＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、ＮＤ(暗い緑)、Ｂ(青)の７色のカラーセグメント(3a)〜(3g)に分割構成された回転円盤で、その軸を中心に回転できるように構成され、カラーフィルタ駆動装置(8)にて一定速度で回転するように制御されている。例えばビデオ周波数が１フレーム５０Ｈｚの場合(１画面が毎秒５０回で変化していること)、これに対して例えばカラーフィルタ(3)が３倍の速度で回転するとすれば１５０Ｈｚで回転することになる。光源(E)からの光束(Φ1)が定速で回転しているカラーフィルタ(3)の各セグメント(3a)(3b)(3c)…を時分割で順次照射すると、カラーフィルタ(3)の各セグメント(3a)(3b)(3c)…を通過した光(Φ2)はそれぞれに対応した色の光、即ち順次赤、緑及び青となる。
【００１７】
また、前記カラーフィルタ(3)の各セグメント(3a)(3b)(3c)…を通過した光(Φ2)は光学素子(4)の表面で反射して投影レンズ系(6)にてスクリーン(7)に映像を作成するのであるが、この時、光学素子(4)の表面で反射された光(Φ3)はビデオ入力部(13)からのビデオ情報を受信する光学素子駆動装置(14)により光学素子(4)に供給されるビデオ情報に応じて変調される。
【００１８】
図２(a)は本発明のＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の照射期間のランプ電流を低減させた直流ランプ電流の波形とカラーフィルタ(３)を通過後の光束(Φ２)の波形を示す。カラーフィルタ(3)からの同期信号(S)が直流点灯装置(5)に入力され、この同期信号(S)に同期してＮＤフィルタの(3g)の照射期間の直流ランプ電流の波高値を(IP)から(IL)まで低減させる。ＮＤ期間の入射光束(Φ1)はランプ電流の低減により、低くなっており、明度が低く(即ち、ＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)を通過した光束(Φ2)がそれだけ少なく)、暗い緑フィルタ作成を効果的に実現する。なお、従来例の平均ランプ電流と本発明における平均ランプ電流は等しく、これを(Io)とすると、Ｒ―Ｇ―Ｂの期間のランプ電流は、ＮＤ期間で低減させた分だけＲ―Ｇ―Ｂのカラーセグメント照射期間のランプ電流を嵩上げできるため、Ｒ―Ｇ―Ｂの期間のランプ電流は(IP)となり、(Ip)＞(Io)と、前記平均ランプ電流(Io)より高くすること事ができる。一例としてＮＤカラーセグメント照射期間を３０度とすると
(Io−IL)×３０°＝(Ip−Io)×（３６０°−３０°）
これより、
(Ip)＝(３６０°/３３０°)(Io)-(３０°/３３０°)(IL)
(IL)を例えば(IL)＝（１/２）(Io)とすると、
(Ip)＝(３４５°／３３０°)(Io)≒１．０５ ×(Io)となる。
【００１９】
即ち、Ｒ―Ｇ―Ｂ期間のランプ電流(Ip)は、従来例よりも約５％上昇させることができる。その結果、カラーセグメント(3a)〜(3g)を通過した光束(Φ２)は図２(a-ii)に示すように、従来例に比べて、Ｇ(緑)、Ｂ(青)、Ｒ(赤)のいずれもが高レベルになる。逆に、ＮＤ（暗い緑）は従来例に比べて、より低いレベルとなる。この場合の光束(Φ２)の平均を図２(a-iii)のように(Φ２ｂ)で示す。前記計算例によれば、本発明の光束(Φ２b)は従来例の光束(Φ２a)に比べてランプ電流比で約５％、光束比ではおおよそ１０％程度明るくすることができる。
【００２０】
なお、図２(a-ii)のランプ電流波形はデューティ(Ｄｕｔｙ)の大きい直流パルス電流が重畳されたのと等価な波形になっており、これによって、アーク安定化にも役立っている。この点を簡単に説明する。
【００２１】
直流ランプ電流に重畳されるパルス電流の電力についてであるが、高圧放電灯(1)に供給されるパルス重畳電力が、高圧放電灯(1)の定格電力の１％以上と比較的わずかなパルス電流を直流ランプ電流に重畳するだけでアークジャンプを画期的に抑圧することができしかも即効性がある。換言すれば、アークが安定する。そのメカニズムについては現時点では必ずしも明らかでないが、アーク発生起点である現アークスポットの温度が、重畳されたパルス電力によって周期的に高められ、他のスポットに移動しようとする前に現アークスポットでの電子放出が良好となり、その結果、アークの安定性が向上したものと考えられるからである。実験の結果によれば、高圧放電灯(1)に供給されるパルス重畳電力が、高圧放電灯(1)の定格電力の１％であれば、前述のアークジャンプに起因するフリッカの抑圧効果を十分達成できることがわかった。なお、好ましくは２〜７％（この場合ほぼ確実にフリッカ防止が達成できる。）であり最大２０％である。パルス重畳電力を高圧放電灯(1)の定格電力の２０％以上とした場合、定格電力に対してパルス重畳電力が過大となり、もはや主体がパルス点灯となり直流点灯でなくなる。このように本発明によれば、比較的僅かなパルス電流でアークの安定化が図れ、ＤＭＤを用いる投射型システムにおいて階調への影響が少ないシステムを構築することができる。
【００２２】
図２(b)は、本発明の他の実施例の波形を示す。ＮＤフィルタのカラーセグメント(3g)の照射期間のランプ電流を低減させると共にここではＲ（赤）セグメント(3a)の照射期間にパルス電流(波高値を(IP1)で示す。)を重畳した直流ランプ電流の波形とカラーフィルタ(3)を通過後の光束(Φ２)の波形を示す。Ｇ（緑）とＢ（青）のランプ電流は(IP2)で示す。
【００２３】
カラーフィルタ(3)からの同期信号(S)が直流点灯装置(5)に入力され、この同期信号(S)に同期してＮＤフィルタ照射期間の直流ランプ電流の波高値を(IP2)から(IL)に低減させると共にＲ（赤）セグメント(3a)の照射期間にパルス電流を重畳させる。
【００２４】
ＮＤフィルタ照射期間の入射光束(Φ1)は、前述同様、ランプ電流の低減により低くなっており、明度が低く、暗い緑フィルタ作成を効果的に実現する。前述同様、従来例の平均ランプ電流と本発明の平均ランプ電流は等しく(Io)とすると、前述同様、Ｒ(赤)セグメント(3a)の照射期間のランプ電流は(IP1) と高く、(Ip1)＞(Io)となって、Ｒ(赤)セグメント(3a)通過後の光束(Φ2)はそれに比例して大きくなる。一方、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の照射期間のランプ電流は(Ip2)となり、前記Ｒ(赤)セグメント(3a)の照射期間のランプ電流(Ip1)の増加分とＮＤフィルタ照射期間の直流ランプ電流(IL)の減少分とが等しい場合には、(Ip2)＝(Io)となり、前記ランプ電流(Ip1)の増加分より直流ランプ電流(IL)の減少分の方が大きい場合には、(Ip2)＞(Io)となる。
【００２５】
その結果、カラーセグメント(3a)〜(3g)通過後の光束(Φ2)は図２(b-ii)に示すように、Ｒ(赤)ではランプ電流は(IP1)により、最も高く、Ｇ(緑)とＢ(青)はＮＤセグメント(3g)のランプ電流(IL)とＲ(赤)セグメント(3a)のランプ電流(IP1)との関係により、平均ランプ電流(Io)と同じかこれより高く現れる。即ち、Ｒ(赤)はパルス電流重畳により図２(a)の例よりは相対的に高く、ＮＤ（暗い緑）では最も低いレベルとなる。なお、光束(Φ2)の平均を図のように(Φ２ｃ)で示す。(Φ２ｃ)は(Φ２ｂ)とほぼ同等、従来例の(Φ２ａ)に比べてランプ電流比で図２(a)と同様に約５％、光束比ではおおよそ10％程度明るくすることができる。又、パルス電流を重畳したことにより、アークジャンプに起因するフリッカの抑圧をさらに効果的に達成することができるし、例えば赤にパルス電流を重畳することにより、より再現性の高く真の赤に近い画質を作ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、７セグメント方式であるにも拘らず１サイクルの電流量を増加させることなくＮＤフィルタを使わない６セグメント方式の照度レベルに限りなく近づける事ができ、プロジェクタやリアプロジェクションテレビのような映像・光学機器の画像の進化に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のブロック図
【図２】本発明のランプ電流波形とカラーフィルタ通過後の光束を示す図
【図３】従来例のランプ電流波形とカラーフィルタ通過後の光束を示す図
【図４】従来例の６セグメント方式のカラーフィルタの正面図
【図５】本発明に使用される７セグメント方式のカラーフィルタの正面図
【符号の説明】
【００２８】
(1)  高圧放電灯
(3)  カラーフィルタ
(3a)〜(3f)  カラーセグメント
(4)  光学素子
(7)  スクリーン
(Φ1)  直流点灯されたから照射された光
【図１】
2006189485.tif 000003
【図２】
2006189485.tif 000004
【図３】
2006189485.tif 000005
【図４】
2006189485.tif 000006
【図５】
2006189485.tif 000007